中国华能集团公司300MW汽轮机节能降耗实施导则

中国华能集团公司 300MW 汽轮机节能降耗实施导则
（2007 年 4 月 30 日发布）
1 范围 本导则适用于上海汽轮机厂、哈尔滨汽轮机厂、东方汽轮机厂生产的 300MW 汽轮机及热 力系统、辅机系统的节能降耗工作，俄制 300MW 等级机组及其热力系统、辅机系统的节能降 耗工作可参考本导则。
2 汽轮机及热力系统存在的主要问题 由于汽轮机结构设计、系统设计、安装、运行维护等因素，现役 300MW 汽轮机组在安全 性、可靠性及经济性等方面均不同程度的存在一些问题，经济性较差，供电煤耗、厂用电率 均比同类型进口机组高出较多，在低负荷运行下尤为突出。 2.1 汽轮机本体存在不足 运行中出现的问题集中在以下方面：
调节级叶顶汽封位置示意图 3.1.3 改进平衡盘汽封结构 300MW 汽轮机的进汽平衡盘和排汽平衡盘的直径较大，若汽封间隙不合适，易造成大量 蒸汽泄漏，影响机组运行的经济性。为减少漏汽损失，可采用新型汽封（布莱登汽封或蜂窝 汽封）改进原有汽封结构。无论采用哪种型式的汽封，应切合各厂实际情况进行选型。 3.1.4 改进导汽管密封形式 对于采用密封环结构形式的导汽管，由于在安装过程中易发生密封环破碎，运行期间易 发生蒸汽泄露，影响机组运行的安全性及经济性。可将导汽管的密封改为“钟罩式”密封结 构，或采用材质及加工质量有保证的密封环。 3.1.5 高中压内、外缸夹层挡汽环加装阻汽片 在高压静叶持环下半与外缸间的挡汽环处加装固定式阻汽片，用以调整汽轮机夹层蒸汽 流向，减小汽轮机上、下缸温差，提高汽轮机运行的安全性及经济性。
7
将高压外缸疏水直接接入高排逆止门前疏水管上，取消疏水门。
改进前
改进后 图 7 改进前、后高压外缸疏水
b. 高排通风系统 取消高排通风阀和高排通风系统。 对于采用中压缸启动的机组不适用本条。 c. 高、中压平衡管疏水 将下部二根平衡管的疏水合并后，与 4 抽电动门前疏水在疏水门前合并。取消 4 根平衡管上 的节流孔板。
3.2.4.3 冷再供轴封 建议取消冷再供轴封。
3.2.4.4 轴封疏水母管 设置一根轴封疏水母管，将轴封供汽母管上与其相通各管路疏水直接接入轴封疏水母管，母 管上增加电动门（气动门）、手动门及自动疏水器旁路，接入扩容器。见图 12。
3.2.4.5 轴封凹窝疏水 高、中压缸轴封凹窝疏水直接接入与凹窝所在腔室相连的轴封供汽（回汽）管垂直管段上。
9
高压缸
中压缸
高
中
高
压
高
压
中
压 缸 排 汽 口 疏 水
内 外 缸
夹 层 疏 水
主 汽
门 阀 壳 疏 水
高 压 内 缸
疏 水
压 调 门 阀 壳 疏 水
高 压 进 汽 口
疏 水
中 压 汽
阀 前
疏 水
阀 后 及
导 管 疏 水
压 缸 排 汽 口 疏 水
改进前
4 1
高压缸
接
至
高 排 逆 止 门 前 疏 水
高 压 缸 排 汽 口 疏 水
改造前
改造后
图 11 改进前、后轴封回流管疏水
11
HP
主汽来 冷再来
辅汽来
HP
IP
DP
DP
轴封溢流至凝汽器
改造前
ຫໍສະໝຸດ Baidu
IP
DP
DP
主汽来
冷再来
轴封溢流至凝汽器
辅汽来
轴封溢流至 8 号低加 87
改造后
低加
图 12 改进前、后轴封系统
12
3.2.5 凝结水及小汽轮机蒸汽系统 取消主汽供 A、B 小机系统； 取消凝结水泵出口至补水箱管道及阀门； 低压加热器出口启动放水母管增加一个手动门。
3.2.4.6 辅汽供轴封门前疏水 增加辅汽供轴封门前疏水点，并安装手动门及自动疏水器旁路，用于保持管道预热，疏水接 至轴封溢流门后。见图 12
3.2.4.7 轴封回汽管疏水 轴封回汽管疏水加手动门接入轴加疏水至凝汽器管路，原排地沟路加装手动门，见图 11。
轴封回汽母管疏水
轴封回汽母管疏水
轴加
去凝汽器
抽 逆 止 门 前 疏 水
高 压 内 外 缸 夹 层 疏
水
主 汽 门 阀 壳 疏 水
高 压 内 缸 疏 水
高 压 调 门 阀 壳 疏 水
中压缸
高
压 进 汽 口 疏 水
中 压 汽 阀 前 疏
水
接
中 压 阀 后 及 导 管 疏
抽 逆 止 门 前 疏 水
中 压 缸 排 汽 口 疏
水
水
图 10
改进后 东方 300MW 汽轮机本体疏水改进
量尤为突出； 6) 调节级效率比设计值低 15 个百分点左右。 2.2 热力系统及辅机设备不完善 目前，机组实际运行中存在问题最多且最为普遍的是疏水系统，制造厂设计的 300MW 汽轮机组疏水系统的疏水阀门为 60～80 个。由于疏水阀门前、后差压大，阀门出现不同程 度的内漏。机组启、停次数愈多，这些阀门内漏的机率愈大，出现门芯吹损、弯头破裂、疏 水扩容器焊缝开裂等故障。既危及机组安全运行，又严重影响经济性。主要存在以下问题： 1) 热力系统设计方面，工质有效能的利用不尽合理； 2) 设备及热力管道疏水系统设计庞大，冗余系统多，易出现内漏； 3) 冷端系统及设备不完善，凝汽器真空度偏低； 4) 辅机选型、配套和系统设计不合理，导致运行单耗大，厂用电率增大。
少进汽量。
3.3 汽轮机冷端系统改进 由于汽轮机冷端系统运行中普遍存在如下问题，导致凝汽器真空变差，真空度降低，汽轮机 排汽压力升高，热耗增大，厂用电率增加。 z 真空严密性差、不合格； z 真空度低； z 凝汽器脏污、结垢、清洁度低、传热效果差； z 凝汽器凝结水过冷度大； z 凝汽器端差大； z 凝结水质不合格； z 冷却塔效率低、凝汽器冷却水进水温度高； z 辅机电耗高； z 真空泵性能下降； z 循环水系统阻力增大、循环水泵耗功增加； z 冷却水量小、循环水泵效率低。 改善机组运行真空，首先应进行全面系统地汽轮机冷端系统性能诊断试验，查明原因，针对 具体问题，逐条实施技术改进。
1
3 节能降耗实施方案 3.1 汽轮机本体改进 本体改进方案主要针对国产引进型 300MW 汽轮机。国产引进型 300MW 汽轮机普遍存在运 行中各缸效率低，高压缸效率随运行时间增加不断下降，主要原因是汽轮机通流部分不完善、 汽封间隙大、汽轮机内缸接合面漏汽严重、存在级间漏汽和蒸汽短路现象。通过汽轮机本体 技术改造，以提高运行缸效率，可采取下述技术改进。 3.1.1 更换调节级喷嘴 本条主要针对哈尔滨汽轮机厂生产的引进型 300MW 汽轮机，由于采用 48 通道的喷嘴， 调节级喷嘴出汽边易出现应力腐蚀现象而产生损伤，损伤会造成调节级效率降低。建议将调 节级喷嘴更换成 126 通道的结构，并适当调整调节级各处的汽封间隙。 3.1.2 加装调节级叶顶汽封 增加调节级叶顶汽封数量，将原一道汽封改为二道或四道，减少调节级的级间漏汽量， 提高调节级效率。
3.2.3 加热器疏水及放气系统 取消各加热器汽侧排大气门及管道； 将高压加热器危急疏水调整门更换为二位全开全关门。
3.2.4 轴封系统
10
3.2.4.1 主蒸汽供轴封 取消主汽供轴封主路、旁路电动门、调整门，仅安装两个手动门。见图 12。
3.2.4.2 轴封溢流 轴封溢流主路改至 8 号低加（即最后一个低加），轴封溢流旁路仍至扩容器，见图 12。
3.2.6 给水系统 给水系统运行中普遍存在如下主要问题： 1) 给水温度偏离设计值。 2) 给水旁路阀泄漏。 3) 给水泵最小流量阀内漏，加大了小汽轮机进汽量，造成工质浪费。 4) 汽动泵效率低、小汽轮机效率低，使小汽轮机抽汽量大。 针对以上问题，可采取如下技术方案： 1) 调整加热器运行端差，使其尽量接近设计值，提高回热系统效率。 2) 给水旁路阀更换为安全可靠的阀门。 3) 将给水泵最小流量阀更换为球阀，提高阀门可靠性。 4) 改进小汽轮机通流部分及汽封，对小汽轮机通流部分清洗除垢，提高小汽轮机效率，减
3.2.1.3 中压导汽管 将左、右二侧再热导汽管疏水在疏水门前合并，在疏水总管上增加一个手动门。
6
IP
IP
中压联合气门
中压联合气门
改造前
改造后
图 4 改进前、后中压导汽管疏水
3.2.1.4 旁路系统 取消低压旁路后疏水门，直管接通，示例见图 5。 将锅炉侧 5%启动旁路由 4 路改为 2 路，减少内漏，降低扩容器热负荷。
3.1.8 合理调整通流间隙及清洁通流部分 由于汽缸壁较薄，全实缸状态下会发生变形，因此在调整通流部分间隙时，应按椭圆调 整。调整前应扣空缸，紧密封面螺栓，实测汽缸变形量；调整通流部分间隙时，应按制造厂 提供的间隙下限执行。 反动式汽轮机叶轮之间和隔板之间轴向距离较小，汽道表面无法进行人工清洁，应进行 水力或气力清洁通流部分，有条件下推荐采用喷丸工艺。
蒸汽来
蒸汽来
至本扩
至本扩
至本扩
至本扩
改进前
改进后 图 2 改进前、后主蒸汽疏水
3.2.1.2 高压导汽管 取消高压导汽管通风管及阀门。 将左、右二侧导汽管疏水在疏水门前合并，在疏水总管上增加一个手动门。 改进前、后示例见图 3。 对于采用中压缸启动的机组不适用本条。
改进前系统
改进后系统
图 3 改进前、后高压导汽管系统
3
3.2.1 主、再热蒸汽及旁路系统 主蒸汽系统改进前、后总图见图 1。技术改进工作主要包括：
4
图 1 主蒸汽系统改进前、后示意图 5
3.2.1.1 主、再热蒸汽疏水 取消主、再热蒸汽管道三通前疏水。 合并左、右主蒸汽管道疏水。 合并左、右再热蒸汽管道疏水。 改进前、后主蒸汽疏水系统示例见图 2。
改造前 图 8 改进前、后平衡管疏水
d. 中压缸排汽区疏水及中压缸中部疏水 取消中压缸排汽区疏水及中压缸中部疏水，在汽缸根部割除。
改造后
8
改造前
改造后
图 9 改进前、后中压缸疏水
2) 对于东方汽轮机厂 300MW 汽轮机 a. 将高压缸排汽口疏水并入高排逆止门前疏水门前 b. 将高压内外缸夹层疏水与 1 段抽汽逆止门前疏水在疏水门前合并； c. 将高压进汽口疏水（进汽短管疏水）与中压阀后及导管疏水在疏水门前合并； d. 将中压缸排汽口疏水与 4 段抽汽逆止门前疏水在疏水门前合并； 图例见图 10。
2
3.1.6 取消中压缸冷却蒸汽管 对于早期投产的引进型 300MW 机组，由于中压缸冷却蒸汽管的设置与原设计思想不相 符，既增大了机组经济性的损失，又影响了汽轮机的安全性，应予以取消。
3.1.7 改进低压内缸及持环中分面螺栓 低压内缸及持环中分面螺栓的结构和紧固方式不合理，易造成中分面漏汽，影响汽轮机 运行的经济性。可通过适当增加螺栓直径、缩短螺杆长度，将紧固方式由冷紧改为热紧等方 式，增大螺栓紧力，减少漏汽。
1) 各监视段超压，如果限制压力，机组出力偏紧； 2) 缸效率偏低，以高压缸最为突出，普遍比设计值低 4～8 个百分点； 3) 各段抽汽温度偏离设计值，以 2、3、5、6 段抽汽温度最为突出，比设计值高出
15～30℃； 4) 缸效率下降速度快； 5) 高、中压缸各平衡盘及两端部汽封漏汽量较大，以中压缸进汽平衡盘汽封漏汽
低
低
压
压
旁
旁
路
路
改进前
改进后
图 5 改进前、后低压旁路后疏水
3.2.2 汽轮机本体疏水
3.2.2.1 调节级疏水 增加调节级疏水手动门，改进前、后调节级疏水，示例见图 6。
改进前
改进后 图 6 改进前、后调节级疏水
3.2.2.2 其他本体疏水 1) 对于引进型 300MW 汽轮机 a. 高压外缸疏水
3.1.9 其他 建议在第一次计划检修时拆除主蒸汽管道、阀门的滤网。 机组投产后主蒸汽调节门控制方式（节流调节、顺序阀调节）切换，应按照制造厂要求 及时切换。
3.2 汽轮机热力系统改进 热力系统及高压疏水阀门普遍存在内漏，不但做功减少，还引起凝汽器热负荷增加，真 空变差，造成煤耗升高，既危及机组运行的安全、可靠性，又严重影响机组的经济性。 疏水系统设计原则 机组在各种不同的工况下运行，疏水系统应能防止可能的汽轮机进水和汽轮机本体的不 正常积水，并满足系统暖管和热备用要求。 汽轮机本体疏水包括汽缸疏水，及直接与汽缸相连的各管道疏水，包括高、中压主汽门 后，与汽缸直接连通的各级抽汽管道门前，高压缸排汽逆止门前，轴封系统等。上述疏水之 外归类为系统疏水。 为防止疏水阀门泄漏，造成阀芯吹损，各疏水管道应加装一手动截止阀，原则上手动阀 安装在气动或电动阀门前。为不降低机组运行操作的自动化程度，正常工况下手动截止阀应 处于全开状态。当气动或电动疏水阀出现内漏，而无处理条件时，可作为临时措施，关闭手 动截止阀； 对于运行中处于热备用的管道或设备，在用汽设备的入口门前应暖管，暖管采用组合型 自动疏水器方式，而不采用节流疏水孔板连续疏水方式。 由于各电厂所处的地理环境不同，以及设计院所设计的热力系统的布置不同，在进行改 进前应进行诊断试验，根据具体情况进行核算和分析。